Accumulation of polycyclic aromatic hydrocarbons in monocotyledonous and dicotyledonous plants growing on sewage sludges of petrochemical origin

Transkrypt

1 Katarzyna Klimczak a, *, Barbara Gworek a, b a Instytut Ochrony Środowiska Państwowy Instytut Badawczy, Warszawa; b Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego, Warszawa Akumulacja wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych w roślinach jedno- i dwuliściennych rosnących na osadach ściekowych pochodzenia petrochemicznego Accumulation of polycyclic aromatic hydrocarbons in monocotyledonous and dicotyledonous plants growing on sewage sludges of petrochemical origin Szesnaście wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych (WWA) oznaczano w przemysłowych osadach ściekowych z oczyszczalni ścieków w PKN Orlen w Płocku w latach oraz w 11 roślinach jedno- i dwuliściennych rosnących na tych osadach. Osady zawierały do 1639 mg/kg sumy WWA, przy czym głównym ich składnikiem był benzo[ghi]perylen (do 555 mg/kg). Największą zawartość sumy WWA (377 mg/kg) stwierdzono w krwawniku m (głównie fenantren 90 mg/kg). Rośliny dwuliścienne wykazywały większą skłonność do akumulacji WWA niż rośliny jednoliścienne. WWA o 4 pierścieniach w cząsteczce były akumulowane bardziej intensywnie niż WWA o 5 i 6 pierś cieniach w cząsteczce. Sixteen polycyclic arom. hydrocarbons (PAH) were detd. in industrial sewage sludges from PKN Orlen, Plock, PL, in and in 11 mono and dicotyledonous plants growing on the sludges. The sludges contained up to 1639 µg/kg of total PAH (main component benzo[ghi] perylene up to 555 µg/kg). The highest content of total PAH (377 µg/kg) was obsd. in yarrow (mainly phenanthrene 90 µg/kg). The dicotyledonous plants showed higher ability to accumulation of PAH comparing to monocotyledonous ones. The 3 and 4 ring PAH were accumulated more intensive than the 5 and 6 ring PAH. Z budową wewnętrzną WWA wiążą się określone właściwości biologiczne, rozumiane jako oddziaływanie na organizmy żywe. Część WWA wykazuje silne działanie mutagenne, kancerogenne i teratogenne, a także tendencję do kumulowania się w tkankach i organach organizmów żywych, a zwłaszcza w tkance tłuszczowej, nerkach i wątrobie 1). Związki te znajdowane są w roślinach rosnących głównie na terenach o wysokim stopniu uprzemysłowienia 2 4), a głównym ich źródłem jest przemysł petrochemiczny i karbochemiczny, a także koksownie, elektrownie, spalarnie odpadów, odlewnie i huty. Szacuje się, że ok. 90% WWA obecnych w ściekach zostaje skoncentrowane w osadzie ściekowym podczas oczyszczania ścieków 5, 6). Skład jakościowy i ilościowy WWA w ściekach zależy od ich rodzaju oraz technologii stosowanych w oczyszczalniach 5, 7). Dr inż. Katarzyna KLIMCZAK w roku 2000 ukończyła studia na Wydziale Rolniczym Szkoły Głównej Gospodarstwa Wiejskiego. Obecnie jest adiunktem w Instytucie Ochrony Środowiska PIB w Warszawie. Specjalność ekotoksykologia i ocena ryzyka środowiskowego. * Autor do korespondencji: Autor do korespondencji: Instytut Ochrony Środowiska Państwowy Instytut Badawczy, ul. Krucza 5/11D, Warszawa, tel.: (22) wew. 77, fax: (22) , katarzyna.klimczak@ios.edu.pl Prof. dr hab. Barbara GWOREK notkę biograficzną i fotografię Autorki drukujemy w bieżącym numerze na str /2(2011)

2 Celem pracy było wykazanie jakościowej i ilościowej zależności pomiędzy zawartością wybranych WWA w osadzie ściekowym, a ich zawartością w roślinach na nim rosnących. Założono, że wskaźnikiem włączenia WWA do łańcucha troficznego będzie akumulacja tych związków w roślinach jedno- i dwuliściennych rosnących na podłożu bogatym w WWA, jakim są osady ściekowe pochodzenia petrochemicznego. Część doświadczalna Materiał i metody Obiekt badawczy stanowiła laguna osadów ściekowych Chełpowo, na której od 20 lat składowany jest osad ściekowy powstający podczas oczyszczania ścieków w PKN Orlen w Płocku. Skład gatunkowy roślinności porastającej lagunę charakteryzuje się dużą różnorodnością, a roślinami dominującymi są: nawłoć późna (Solidago gigantea), krwawnik (Achillea millefolium), wiklina (Salix sp.) oraz perz (Agropyron repens). Badania prowadzono w latach na przełomie lipca i sierpnia. Próbki osadu ściekowego i roślin wysuszono w temperaturze pokojowej (poniżej 20 C), a następnie po rozdrobnieniu poddano analizie chemicznej. Analizę zawartości 16 wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych wymienionych na liście US EPA (naftalen, acenaften, acenaftylen, fluoren, fenantren, antracen, fluoranten, piren, benzo[a]- antracen, chryzen, benzo[b]fluoranten, benzo[k]fluoranten, benzo[a] piren, dibenzo[ah]antracen, benzo[ghi]perylen i indeno[1,2,3-cd]- piren) wykonano metodą wysokosprawnej chromatografii cieczowej (HPLC) na zestawie firmy Waters, składającym się z wysokociśnieniowej pompy z czteroskładnikowym systemem gradientowego podawania rozpuszczalników, detektora fotodiodowego UV/VIS, detektora fluoroscencyjnego z programowaniem długości fal wzbudzenia i emisji oraz komputerowego systemu z programem Millenium32, sterującego pomiarami oraz zbierającego i przetwarzającego otrzymywane dane. W celu określenia wielkości akumulacji WWA w roślinach oraz zależności między wielkością akumulacji WWA w roślinach, a ich zawartością w osadzie ściekowym, obliczono współczynniki akumulacji dla WWA, korzystając ze wzoru: ZR WA = ZO w którym WA oznacza współczynnik akumulacji, ZR zawartość WWA w roślinie, a ZO zawartość WWA w osadzie ściekowym. Wyniki badań W badanych osadach ściekowych nie wykryto obecności naftalenu, acenaftylenu i acenaftenu, gdyż związki te prawdopodobnie ulotniły się podczas suszenia i obróbki materiału badawczego, a być może nawet przed pobraniem osadów do badań 8). Zawartość sumy oznaczonych WWA wahała się w granicach 1479, ,62 μg/kg s.m. (tabela 1). W latach 2002 i 2003 dominującymi WWA były związki o 5 i 6 pierścieniach w cząsteczce: benzo[ghi]perylen oraz indeno[1,2,3-cd]piren, których procentowy udział w sumie oznaczonych węglowodorów wynosił odpowiednio 38 i 34% oraz 19,4 i 14,5%. W następnej kolejności były benzo[b]fluoranten i benzo[a]piren, stanowiące odpowiednio ok. 11,5 i 10% sumy WWA. Najmniejszy procentowy udział miał antracen (odpowiednio 0,2 i 0,9%) oraz benzo[a]antracen (ok. 0,6%). W osadzie pobranym w 2004 r. dominującymi WWA były fluoranten i piren, których udział w sumie WWA wyniósł odpowiednio 19,4 oraz 16,2%. Ponadto węglowodorem o procentowym udziale w sumie WWA większym niż 10% był fenantren. Wyniki analiz materiału roślinnego wskazały, że dominującym WWA był fenantren, którego procentowy udział w sumie WWA Tabela 1. Zawartość WWA w osadach ściekowych pochodzących z przemysłowej oczyszczalni ścieków PKN Orlen, Płock, μg/kg s.m. Table 1. PAH content in sewage sludges from an industrial wastewater treatment plant (PKN Orlen, Płock), μg/kg (dry mass) Liczba Rok pobrania pierścieni Fluoren 3 33,85 29,85 56,27 Fenantren 3 94,92 118,10 208,22 Antracen 4 2,39 14,30 76,85 Fluoranten 4 63,00 59,80 305,65 Piren 4 23,90 80,80 255,14 Benzo[a]antracen 4 9,43 8,78 82,09 Chryzen 4 14,19 14,35 76,24 Benzo[b]fluoranten 5 170,34 185,69 124,94 Benzo[k]fluoranten 5 71,74 46,74 44,98 Benzo[a]piren 5 136,87 167,36 102,35 Dibenzo[ah]antracen 5 17,27 125,55 64,78 Benzo[ghi]perylen 6 554,68 550,55 94,20 Indeno[1,2,3-cd]piren 6 286,73 236,75 84,32 Suma WWA 1479, , ,02 wahał się od 24% w krwawniku m (Achillea millefolium) do 41,3% w perzu m (Agropyron repens) (tabele 2 4). W następnej kolejności występowały fluoranten, piren oraz fluoren. Zaobserwowano, że w roślinach pobranych w 2002 r. znaczny udział w sumie WWA miał chryzen (na ogół powyżej 10%), podczas gdy w tych samych roślinach zawartość fluorenu była mniejsza w porównaniu do roślin pobranych w latach Najmniejszy udział w sumie WWA miał na ogół dibenzo[ah] antracen (poniżej 1%). W rdeście powojowatym (Polygonum convolvulus) najmniejszy udział w sumie WWA miał benzo[ghi]perylen, a w perzu m (Agropyron repens), wiechlinie łąkowej (Poa pratensis) i krwawniku m (Achillea millefolium) indeno- [1,2,3-cd]piren. W roślinach rosnących na osadach pochodzenia petrochemicznego zaobserwowano najwyższą akumulację WWA o 3 pierścieniach w cząsteczce (tabela 5). Współczynniki akumulacji dla tych węglowodorów wahały się w granicach 0,24 0,49 w roślinach jednoliściennych i 0,18 0,89 w roślinach dwuliściennych. Wartość współczynników akumulacji dla 4-pierścieniowych WWA wahała się w granicach 0,02 0,53 w roślinach jednoliściennych i 0,02 0,93 w roślinach dwuliściennych. W przypadku 5-pierścieniowych WWA różnice między akumulacją tych związków w roślinach jedno- i dwuliściennych były mniejsze (współczynniki akumulacji odpowiednio 0,004 0,03 i 0,003 0,07). Najmniejsze różnice w akumulacji badanych związków zaobserwowano w przypadku 6-pierścieniowych WWA. W roślinach jednoliściennych wartość współczynników akumulacji tych węglowodorów mieściła się w granicach 0,0009 0,01, zaś w roślinach dwuliściennych 0,001 0,01. Akumulacja 3-pierścieniowych WWA zmniejszała się wyraźniej w roślinach jednoliściennych wraz ze wzrostem zawartości tych związków w osadzie ściekowym (rys. 1). Akumulacja związków 4-pierścieniowych również malała wraz ze wzrostem zawartości tych związków w podłożu, przy czym zjawisko to było bardziej wyraźne w przypadku roślin jednoliściennych (rys. 2). Podobnie, akumulacja sumy 5-pierścieniowych WWA również malała wraz ze wzrostem ich zawartości w podłożu (rys. 3). Różnica w obniżeniu akumulacji tych związków w roślinach jedno- i dwuliściennych, mierzona nachyleniem linii trendu, nie była jednak tak wyraźna, 90/2(2011) 231

3 Tabela 2. Zawartość WWA w roślinach porastających w 2002 r. petrochemiczne osady ściekowe, μg/kg s.m. Table 2. PAH content in in 2002, μg/kg ( dry mass) Liczba pierścieni Perz Agropyron repens Krwawnik Achillea millefolium Nawłoć późna Solidago gigantea Wiklina Salix sp. Szczaw polny Rumex acetosella Wiesiołek dwuletni Oenothera biennis Komosa biała Chenopodium album Fluoren 3 14,40 14,56 23,69 20,15 18,15 13,93 15,93 Fenantren 3 43,01 90,65 83,97 77,00 77,06 38,85 47,54 Antracen 4 2,48 4,66 3,01 2,21 3,70 2,34 2,99 Fluoranten 4 23,88 73,98 48,65 10,64 44,12 25,27 35,18 Piren 4 13,05 58,06 33,21 30,22 29,07 16,57 22,63 Benzo[a]antracen 4 8,63 32,59 22,05 18,62 12,09 11,11 48,08 Chryzen 4 12,02 66,38 59,49 43,50 11,73 17,46 48,36 Benzo[b]fluoranten 5 3,33 8,70 4,72 7,54 7,77 3,47 4,70 Benzo[k]fluoranten 5 1,19 3,51 1,70 3,04 2,30 1,20 1,39 Benzo[a]piren 5 6,83 12,44 10,03 9,95 9,92 1,99 3,42 Dibenzo[ah]antracen 5 0,86 1,15 0,48 0,77 0,77 0,28 0,39 Benzo[ghi]perylen 6 3,93 6,32 2,64 3,98 4,71 2,42 2,67 Indeno[1,2,3-cd]piren 6 1,46 4,20 1,93 3,39 2,33 1,55 1,42 Suma WWA 135,07 377,20 295,57 231,01 223,72 136,44 234,70 Rys. 1. Akumulacja sumy 3-pierścieniowych WWA w roślinach jednoi Fig. 1. Accumulation of total 3-ring PAH in monocotyledonous and dicotyledonous Rys. 2. Akumulacja sumy 4-pierścieniowych WWA w roślinach jednoi Fig. 2. Accumulation of total 4-ring PAH in monocotyledonous and dicotyledonous jak w przypadku WWA o 4 pierścieniach w cząsteczce. Akumulacja 6-pierścieniowych WWA była podobna, jak w przypadku 5-pierścieniowych WWA. Malała ona wraz ze wzrostem zawartości tych związków w osadzie ściekowym (rys. 4). Nachylenie linii trendu wykreślonych dla roślin jedno- i dwuliściennych było podobne, chociaż w przypadku roślin jednoliściennych linia trendu była nieco bardziej nachylona. Rys. 3. Akumulacja sumy 5-pierścieniowych WWA w roślinach jednoi Fig. 3. Accumulation of total 5-ring PAH in monocotyledonous and dicotyledonous /2(2011)

4 Tabela 3. Zawartość WWA w roślinach porastających w 2003 r. petrochemiczne osady ściekowe, μg/kg s.m. Table 3. PAH content in in 2003, μg/kg (dry mass) Liczba pierścieni Perz Agropyron repens Trzcinnik piaskowy Calamagrostis epigejos Krwawnik Achillea millefolium Nawłoć późna Solidago gigantea Wiklina Salix sp. Rdest powojowaty Polygonum convolvulus Przytulia czepna Galium aparine Gorczyca polna Sinapis arvensis Fluoren 3 18,10 11,70 16,50 54,20 19,50 14,10 13,50 14,90 Fenantren 3 54,90 29,00 53,00 77,45 44,10 34,80 34,30 43,40 Antracen 4 3,40 1,20 3,50 1,60 3,30 2,70 1,50 4,10 Fluoranten 4 28,30 19,60 47,00 42,45 20,50 19,10 23,00 32,30 Piren 4 16,20 9,40 34,20 24,55 31,60 10,30 11,20 18,40 Benzo[a]antracen 4 2,50 1,60 8,60 7,15 4,30 1,40 1,50 2,20 Chryzen 4 2,30 2,00 4,20 4,10 6,10 2,00 1,40 2,90 Benzo[b]fluoranten 5 1,90 1,30 2,30 2,65 3,60 1,70 1,00 2,20 Benzo[k]fluoranten 5 0,90 0,60 1,00 0,95 1,40 0,50 0,50 1,10 Benzo[a]piren 5 1,40 0,70 1,50 1,00 2,00 1,00 0,80 0,80 Dibenzo[ah]antracen 5 0,30 0,10 0,40 0,45 0,40 0,40 0,30 0,50 Benzo[ghi]perylen 6 1,10 0,60 0,90 0,85 1,30 0,70 0,50 1,20 Indeno[1,2,3-cd] piren 6 1,50 0,90 1,20 1,05 1,20 0,90 0,70 1,10 Suma WWA 132,08 78,70 174,30 218,45 139,30 89,60 90,20 125,10 Tabela 4. Zawartość WWA w roślinach porastających w 2004 r. petrochemiczne osady ściekowe, μg/kg s.m. Table 4. PAH content in in 2004, μg/kg (dry mass) Liczba pierścieni Perz Agropyron repens Trzcinnik piaskowy Calamagrostis epigejos Wiechlina łąkowa Poa pratensis Krwawnik Achillea millefolium Nawłoć późna Solidago gigantea Wiklina Salix sp. Rdest powojowaty Polygonum convolvulus Przytulia czepna Galium aparine Fluoren 3 31,27 28,89 21,48 42,49 50,39 61,33 26,14 28,70 Fenantren 3 70,05 51,68 41,11 74,74 82,87 76,61 56,96 48,80 Antracen 4 7,39 4,53 3,59 8,01 4,48 7,01 6,33 5,29 Fluoranten 4 46,49 27,20 27,1 50,83 41,98 38,94 34,57 28,87 Piren 4 28,67 19,14 15,54 26,32 29,97 26,06 25,98 19,51 Benzo[a]antracen 4 1,85 0,57 0,98 2,44 1,60 3,34 1,10 1,22 Chryzen 4 8,18 4,18 3,97 4,42 6,21 13,82 5,45 4,84 Benzo[b]fluoranten 5 4,62 2,72 2,74 4,14 3,62 6,12 3,16 2,81 Benzo[k]fluoranten 5 2,28 1,12 0,94 1,59 1,45 2,63 1,36 1,29 Benzo[a]piren 5 3,62 2,09 1,58 2,99 2,42 4,51 2,33 2,47 Dibenzo[ah]antracen 5 1,83 0,47 0,78 1,26 0,00 1,44 1,29 0,97 Benzo[ghi]perylen 6 1,81 0,91 0,79 0,76 1,20 2,16 1,06 1,03 Indeno[1,2,3-cd]piren 6 1,69 1,15 0,53 0,76 1,24 2,19 1,33 1,10 Suma WWA 209,75 144,65 121,13 220,75 227,43 246,16 167,06 146,90 Dyskusja Zawartość WWA w osadach ściekowych pochodzenia petrochemicznego była niższa niż oczekiwano i wynosiła 1563 μg/kg s.m., podczas gdy inni autorzy w osadach ściekowych pochodzących z przemysłu karbochemicznego oznaczyli nawet ok μg WWA/kg s.m. 9). Literatura podaje, że w osadach ściekowych pochodzenia petrochemicznego zawartość WWA jest znacznie wyższa niż w osadach ściekowych pochodzenia komunalnego 10). Prawdopodobną przyczyną niższej niż spodziewana średniej zawartości WWA było zastosowanie w zakładzie nowoczesnej technologii oczyszczania ścieków. Właściwości chemiczne petrochemicznych osadów ściekowych również mogły mieć wpływ na niższą zawartość omawianych związków. Osady ściekowe PKN Orlen w Płocku charakteryzowały się odczynem zasadowym, podczas gdy większe ilości WWA oznaczane są w podłożu o odczynie kwaśnym 11). W badanych osadach oznaczono najwięcej WWA o większej masie cząsteczkowej. Największy procentowy udział w sumie WWA miały węglowodory o 6 pierścieniach w cząsteczce, zaś najmniej było związków 3-pierścieniowych. Procentowy udział badanych WWA 90/2(2011) 233

5 Tabela 5. Współczynniki akumulacji WWA o określonej liczbie pierścieni w cząsteczce w roślinach jedno- i dwuliściennych rosnących na petrochemicznych osadach ściekowych Table 5. Accumulation coefficients of PAH with varying ring number in the molecule in monocotyledonous and dicotyledonous plants growing on petrochemical sewage sludges Rośliny jednoliścienne Rośliny dwuliścienne WWA minimum maksimum minimum maksimum Trójpierścieniowe Czteropierścieniowe Pięciopierścieniowe Sześciopierścieniowe 0,24 0,019 0,004 0,0009 0,49 0,53 0,03 0,01 0,18 0,02 0,003 0,001 0,89 0,93 0,07 0,01 Rys. 4. Akumulacja sumy 6-pierścieniowych WWA w roślinach jednoi Fig. 4. Accumulation of total 6-ring PAH in monocotyledonous and dicotyledonous o określonej liczbie pierścieni w sumie ich zawartości oznaczonej w tych osadach można przedstawić w szeregu: 6-pierścieniowe > 5-pierścieniowe > 4-pierścieniowe > 3-pierścieniowe. Uzyskane wyniki badań różnią się od wyników uzyskanych przez innych autorów, którzy zaobserwowali najwyższy procentowy udział WWA o 3 pierścieniach w cząsteczce. W badanych osadach ściekowych dominującym WWA był benzo[ghi]perylen 12). Kolejnymi WWA, których procentowy udział w sumie tych związków był najwyższy, to indeno[1,2,3-cd]piren, benzo[b]fluoranten, fenantren i benzo[a]piren. Węglowodorami o najmniejszym procentowym udziale w sumie WWA były chryzen, benzo[a]antracen i antracen. Zawartość WWA w roślinach rosnących na badanych osadach ściekowych była wyższa niż ich zawartość w roślinach rosnących na terenach niezanieczyszczonych, w których zawartość WWA nie przekracza na ogół 80 μg/kg s.m. i waha się od 0,1 do 90 μg/kg s.m. 13, 14). Zawartość WWA w roślinach dwuliściennych była wyższa niż w roślinach jednoliściennych. Niektórzy autorzy podają, że rośliny dwuliścienne pobierają większe ilości WWA niż rośliny jednoliścienne 9, 15). We wszystkich badanych roślinach dominowały węglowodory o 3 i 4 pierścieniach w cząsteczce, zaś najmniej było związków 6-pierścieniowych. Również inni autorzy stwierdzili w sumie WWA dominujący udział węglowodorów o 3 pierścieniach w cząsteczce, zaś kolejnymi związkami o największym procentowym udziale w ich sumie były WWA 4-pierścieniowe 16, 17). Badania te wskazały również na najmniejszy procentowy udział węglowodorów o 6 pierścieniach w cząsteczce. Przyczyną tego zjawiska może być obecność we frakcji łatwo biodostępnej głównie węglowodorów o niższej masie cząsteczkowej 18). Zaobserwowano, że w roślinach jednoliściennych dominowały węglowodory 3-pierścieniowe, a w roślinach dwuliściennych 4-pierścieniowe. Występowanie badanych grup WWA w analizowanych roślinach, bez względu do której klasy należały, można przedstawić w szeregu: 3-pierścieniowe > 4-pierścieniowe > 5-pierścieniowe > 6-pierścieniowe. Kolejność występowania omawianych grup związków w roślinach różniła się od kolejności ich występowania w badanych osadach ściekowych. W roślinach oznaczono najwięcej WWA 3- i 4-pierścieniowych, podczas gdy w osadach ściekowych, na których te rośliny rosły, dominowały związki o 5 i 6 pierścieniach w cząsteczce. Uzyskane wyniki pozwalają przypuszczać, że istnieje wybiórczość roślin w pobieraniu WWA, zaś przyczyną pobierania przez rośliny w największych ilościach WWA o 3 i 4 pierścieniach w cząsteczce jest najprawdopodobniej ich większa rozpuszczalność w wodzie w porównaniu do WWA o wyższej masie cząsteczkowej 6). Zaobserwowano zróżnicowanie procentowego udziału węglowodorów o 5 i 6 pierścieniach w cząsteczce w sumie WWA wśród roślin dominujących na badanych osadach ściekowych, natomiast procentowy udział węglowodorów 3- i 4-pierścieniowych był na ogół zbliżony we wszystkich gatunkach. Otrzymane wyniki pokazują, że skład jakościowy badanych WWA w roślinach był podobny. Natomiast zawartość sumy tych związków oraz poszczególnych węglowodorów różniła się pomiędzy gatunkami badanych roślin. Spowodowane jest to najprawdopodobniej różnicami morfologicznymi i fizjologicznymi pomiędzy poszczególnymi gatunkami. Przypuszcza się, że istnieją gatunki wykazujące większą tendencję do pobierania WWA. Uzyskane wyniki badań pozwalają przypuszczać, że zróżnicowanie gatunkowe w pobieraniu WWA ma miejsce głównie w przypadku WWA 5- i 6-pierścieniowych, gdyż procentowy udział tych związków w roślinach był różny w zależności od gatunku. Natomiast procentowy udział związków 3- i 4-pierścieniowych był na ogół zbliżony w badanych gatunkach roślin, zaś tendencja ta była niezależna od gatunku rośliny. Badania wykazały, że rośliny rosnące na osadach ściekowych pochodzenia petrochemicznego akumulowały w największych ilościach fenantren i fluoranten. Badania innych autorów również wskazują na większą akumulację WWA o 3 i 4 pierścieniach w cząsteczce i niewielką węglowodorów o większej masie cząsteczkowej 19). Kolejnymi WWA były fluoranten, fenantren a także benzo[b]fluoranten. Porównanie akumulacji wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych w roślinach z zawartością tych związków w osadzie ściekowym pozwoliło zaobserwować zmniejszanie się akumulacji tych związków w większości roślin wraz ze wzrostem ich zawartości w osadzie ściekowym. Odmienna tendencja miała miejsce jedynie w przypadku benzo[k]fluorantenu (zarówno dla roślin jedno- jak i dwuliściennych) oraz indeno[1,2,3-cd]pirenu (tylko dla roślin dwuliściennych). Prawdopodobną przyczyną obniżania się akumulacji WWA w badanych roślinach wraz ze wzrostem ich zawartości w podłożu była wysoka zawartość materii organicznej w osadach ściekowych, która sięgała nawet 75%. Literatura podaje, że WWA są na ogół bardziej dostępne dla roślin rosnących na glebach piaszczystych o małej zawartości materii organicznej 20). Wraz ze wzrostem zawartości materii organicznej w podłożu, np. po wprowadzeniu osadów ściekowych, dostępność WWA dla roślin zmniejsza się. Spowodowane jest to zwiększoną adsorpcją węglowodorów na cząsteczkach fazy stałej gleby, co w konsekwencji zmniejsza ulatnianie się WWA oraz powoduje obniżenie stężenia WWA w roztworze glebowym. Może to prowadzić do zmniejszonego pobierania WWA z powietrza oraz z podłoża, przy jednoczesnym zwiększaniu się w nim zawartości omawianych związków. Wysoka zawartość substancji organicznej w podłożu powoduje silną sorpcję WWA i obniżenie ich stężenia w roztworze glebowym, istotnie zmniejszając biodostępność tych związków dla organizmów żywych, w tym również dla roślin 21, 22). Zjawiska te /2(2011)

6 mogą być również przyczyną zmniejszania się pobierania WWA z podłoża przez rośliny, zaobserwowanego podczas badań wykonanych w ramach pracy. Zwiększenie zawartości substancji organicznej oraz zmniejszenie kwasowości gleby, będące wynikiem dodania do niej kompostu, powoduje zwiększanie trwałości WWA w glebie 23). Wynika z tego, że zasadowy odczyn podłoża może również powodować obniżenie biodostępności WWA dla organizmów żywych, w tym dla roślin. Wcześniejsze badania wykazały, że zawartość węglowodorów nie zwiększała się wykładniczo w życicy wielokwiatowej (Lolium multiflorum), mimo zwiększania zawartości WWA w podłożu poprzez dodawanie do niego rosnących dawek osadów ściekowych 24), chociaż są również wyniki odmienne, wykazujące, że zawartość WWA w częściach nadziemnych roślin rośnie wraz ze wzrostem ich zawartości w podłożu 25). Zaobserwowano także zwiększającą się zawartość WWA w roślinach wraz ze wzrostem zawartości tych związków w podłożu na początku doświadczenia, jednak akumulacja WWA zaczęła się zmniejszać wraz z upływem czasu 17). Na ogół akumulacja WWA wykazywała większą tendencję spadkową w przypadku roślin jednoliściennych, rosnących zarówno na osadach ściekowych pochodzenia komunalnego, jak i petrochemicznego. Zjawisko to może być związane z faktem, że rośliny dwuliścienne na ogół pobierają większe ilości WWA 9, 15). Można przypuszczać, że niewielka akumulacja WWA w częściach nadziemnych roślin wynika z faktu, że WWA pobierane z podłoża są magazynowane głównie w podziemnych częściach roślin, zaś ich transport do części nadziemnych jest niewielki 6). Potwierdzają to badania wskazujące, że zawartość WWA w korzeniach i częściach nadziemnych roślin zwiększa się wraz ze wzrostem zawartości węglowodorów w podłożu, jednak zawartość WWA w korzeniach była wyraźnie większa 26). Również badania przeprowadzone przez 27) wskazywały na większą akumulację WWA w korzeniach roślin. Jednak wg 13) w częściach nadziemnych roślin znajduje się nawet 3 razy więcej WWA niż w częściach podziemnych, co dowodzi, że transport wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych w roślinie jest możliwy. Niektórzy autorzy uważają również, że nawet ok. 95% całkowitej zawartości fenantrenu i pirenu w nadziemnych częściach roślin może być efektem transportu tych związków z korzeni 26). Wnioski W badanych petrochemicznych osadach ściekowych procentowy udział analizowanych WWA układał się w szeregu: 6-pierścieniowe > 5-pierścieniowe > 4-pierścieniowe > 3-pierścieniowe a we wszystkich badanych roślinach porastających te osady w szeregu: 3-pierścieniowe > 4-pierścieniowe > 5-pierścieniowe > 6-pierścieniowe. Badane rośliny dwuliścienne wykazały nieco wyższą zdolność do akumulacji WWA w porównaniu do roślin jednoliściennych. W roślinach dwuliściennych średnia zawartość tych związków była większa o 28%, w porównaniu do zawartości badanych WWA w roślinach jednoliściennych. Badane rośliny wykazały tendencję do wybiórczego pobierania WWA 3- i 4-pierścieniowych (fenantren, fluoranten, fluoren, piren, chryzen), niezależnie od ich zawartości w podłożu. Przyczyną tego zjawiska była najprawdopodobniej większa rozpuszczalność tych związków niż pozostałych. Współczynniki akumulacji wskazują, że wraz ze wzrostem zawartości WWA w badanych osadach ściekowych następuje tendencja do zmniejszania się akumulacji WWA w roślinach je porastających. Zjawisko to było bardziej widoczne w roślinach jednoliściennych niż dwuliściennych. LITERATURA Otrzymano: C. Durand, V. Ruban, A. Amblès, J. Oudot, Environ. Pollut. 2004, 132, A. Alfani, G. Maisto, M.V Prati., D. Baldantoni, Atmos. Environ. 2001, 35, Hwang Hyun-Min, T.L. Wade, J.L. Sericano, Atmos. Environ. 2003, 37, M.T. Piccardo, M. Pala, B. Bonaccurso, A. Stella, A. Redaelli, G. Paola, F. Valerio, Environ. Pollut. 2005, 133, B. Janoszka, D. Bodzek, M. Bodzek, Arch. Ochr. Środ. 1997, 23, nr 1-2, S.R. Wild, K.C. Jones, J. Environ. Qual. 1992, 21, J. Bernacka, L. Pawłowska, Ochr. Środ. Zas. Nat. 1999, 16, S.R. Wild, K.S. Waterhouse, S.P. McGrath, K.C. Jones, Environ. Sci. Technol. 1990, 24, nr 11, B. Gworek, K. Klimczak, J. Łabętowicz, E. Biernacka, E. Polubiec, M. Borowiak, Roczn. Gleb. 2004, 55, nr 2, W. Bąkowski, D. Bodzek, Arch. Ochr. Środ. 1988, 14, nr 3-4, B. Maliszewska-Kordybach, Arch. Ochr. Środ. 1998, 24, nr 3, P. Oleszczuk, S. Baran, Arch. Ochr. Środ. 2005, 31, nr 4, L. Indeka, Chemiczne skażenia wybranych roślin uprawianych w rejonie oddziaływania Mazowieckich Zakładów Rafineryjnych i Petrochemicznych, Rozprawy Naukowe i Monografie, Wydawnictwo SGGW, Warszawa 1985 r. 14. B. Smreczak, Roczn. Gleb. 1997, 48, nr 3-4, M.I. Bakker, B. Casado, J.W. Koerselman, J. Tolls, Ch. Kollöffel, Sci. Total Environ. 2000, 263, M. Kluska, Arch. Ochr. Środ. 2005, 31, nr 1, A. Meudec, J. Dussauze, E. Deslandes, N. Poupart, Chemosphere 2006, 65, B. Smreczak, B. Maliszewska-Kordybach, Roczn. Gleb. 2003, 29, nr 4, A.W. Watts, T.P. Ballestero, K.H. Gardner, Chemosphere 2006, 62, R. Duarte-Davidson, K.C. Jones, Sci. Total Environ. 1996, 185, B. Maliszewska-Kordybach, B. Smreczak, Roczn. Gleb. 1999, 50, nr 1-2, B. Maliszewska-Kordybach, B. Smreczak, S. Martyniuk, Roczn. Gleb. 2000, 51, nr 3-4, B. Maliszewska-Kordybach, Arch. Ochr. Środ. 1992, nr 2, S. Kalembasa, B. Wiśniewska, M. Kluska, Arch. Ochr. Środ. 2004, 30, nr 2, B. Bałdyga, J. Wieczorek, S. Smoczyński, Z. Wieczorek, K. Smoczyńska, Polish J. Environ. Studies 2005, 14, nr 4, Y. Gao, L. Zhu, Chemosphere 2004, 55, S. Tao, X.C. Jiao, S.H. Chen, W.X. Liu, R.M. Coveney Jr, L.Z. Zhu, Y.M. Luo, Environ. Pollut. 2006, 140, 406. Uwaga: Prenumeratorzy Przemysłu Chemicznego otrzymują bezpłatny dostęp do bazy publikacji czasopisma z lat zawierającej ponad 2500 ar tykułów naukowych i komentarzy. Odpowiednie adresy i hasła podaje prenumeratorom Zakład Kolportażu Wydawnictwa SIGMA-NOT Sp. z o.o., ul. Ku Wisle 7, Warszawa, tel.: (22) , , fax: (22) Na witrynie można przeszukać bazę publikacji Przemysłu Chemicznego i wyszukać publikacje na interesujący temat, wg słowa kluczowego, nazwiska autora, nazwy związku chemicznego. Baza jest dostępna dla wszystkich, ale instytucje i osoby nie prenumerujące pisma muszą wnieść opłatę w wysokości: 3,00 zł netto (3,69 zł brutto) publikacja krótka (do 1 strony), plik PDF 5,00 zł netto (6,15 zł brutto) za jedną publikacją dwu i więcej stronicową w formie pliku PDF 9,00 zł netto (11,07 zł brutto) za cały zeszyt Przemysłu Chemicznego w formie pliku PDF. Można wykupić dostęp czasowy do bazy, jego koszt wynosi 15,00 zł netto (18,45 zł brutto) za godzinę. Opłaty za elektroniczną wersję publikacji można wnosić w formie SMS, karta kredytową i przelewem. 90/2(2011) 235